摘要：溫差效果下封邊開裂是鈦金導致鋼化真空玻璃失效的主要原因。不同封邊工藝的空玻真空玻璃，其耐兩邊溫差功用不同，璃企本文針對金屬封接的業新真空玻璃，經過溫差變形失效實驗和數值模仿，鈦金得出鋼化真空玻璃溫差變形失效時封邊焊料的空玻應力散布特征。成果表明：金屬封接鋼化真空玻璃溫差變形失效的璃企極限溫差約為150℃；鋼化真空玻璃溫差變形均呈曲面且變形量與鋼化真空玻璃長邊尺度為正相相關系；鋼化真空玻璃受溫差影響失效時，封邊焊料應力散布大致相同，業新拉應力出現在鋼化真空玻璃角點處；封邊部位的鈦金極限應力巨細為1.571MPa，等效安全應力為0.943MPa.。空玻
鋼化真空玻璃作為國內外具有較大開展潛力的璃企節能玻璃，不只具有一般真空玻璃的業新隔聲、隔熱功用，鈦金并且還具有鋼化玻璃強度高、空玻安全等長處[1]。璃企在研討進程中發現，鋼化真空玻璃兩邊鋼化玻璃存在溫差時，因為鋼化真空玻璃極低的熱傳導性及鋼化玻璃的熱脹大性導致鋼化真空玻璃封邊開裂，最終使鋼化真空玻璃漏氣失效[2-4]。
這種安全隱患約束了鋼化真空玻璃在極熱及極寒區域的開展和運用[5]。針對這一現狀，國內外許多學者對鋼化真空玻璃的功用和資料進行了許多研討和改進。Wang等[6]運用思想進化神經網絡對真空玻璃隔熱層傳熱系數進行建模，猜測了真空玻璃的保溫隔熱功用，發現玻璃在升高溫度時產生線性脹大，使真空玻璃封接部位決裂。李宏等[7]選用數值模仿的辦法，剖析了不同尺度真空玻璃功用差異及不同玻璃在節能修建中的運用狀況。Hu等[8]、趙驍真等[9]經過對支撐物參數和邊際密封部分參數的灰色相關點評，得到了各個目標對玻璃傳熱系數的影響程度。Zhu等[10]剖析了基材玻璃的厚度、密封邊的寬度、支撐柱陣列距離以及隔熱框架結構對真空玻璃傳熱的影響。化山等[11]提出了短波紅外線加熱和吸波玻璃粉相結合的封接技能，使鋼化真空玻璃的出產愈加快速高效。產品外表應力均勻共同，玻璃退火程度不超越15%，對玻璃基板的初始應力要求較小。蘇行等[12]、Fang等[13]運用冷熱循環實驗驗證鋼化真空玻璃牢靠度，成果表明真空玻璃在經過熱冷循環實驗后傳熱率添加10.1%，真空度下降0.6Pa，但邊際封接部分未產生決裂，仍滿意運用要求。Memon等[14-15]研討了低溫外表感應對真空抽取、泵孔密封和復合邊際密封的熱功用的影響，并規劃了真空隔熱玻璃的新式無鉛密封資料，經過削減真空邊際密封的寬度和涂層的輻射率，改進了真空隔熱玻璃的熱功用。
不同封邊工藝的真空玻璃，其耐兩邊溫差功用不同，本文針對金屬封接的真空玻璃，運用有限元軟件ABAQUS結合實驗所得數據剖析鋼化真空玻璃兩邊受溫差影響漏氣失效時封接焊料的應力散布特征，得出其極限應力和等效安全應力，為鋼化真空玻璃的功用規劃和優化供給必定科學依據。
1 鋼化真空玻璃溫差變形失效實驗。
鋼化真空玻璃具有杰出的隔熱保溫、隔音降噪的功用， 能夠削減對動力的糟蹋。但當鋼化真空玻璃上下兩片鋼化玻璃存在較大溫差時，封邊會產生較大應力，一但應力超越其接受應力，封接焊料就會受到損壞，鋼化真空玻璃將漏氣失效。對鋼化真空玻璃溫差變形失效時封接焊料所受的應力進行剖析，研討鋼化真空玻璃溫差變形的安全功用。
1.1 鋼化真空玻璃溫差變形失效剖析實驗進程。
為研討鋼化真空玻璃變形失效的極限溫差，取洛陽蘭迪玻璃機械股份有限公司出產的鋼化真空玻璃進行溫差變形失效實驗。其實驗進程如下：
（1）取尺度為586×2214mm、745×2000mm、865×2193mm的鋼化真空玻璃(6+0.5V+6)作為實驗試樣，編號1、2、3。將玻璃黏貼于加熱墊上，如圖1所示；
（2）在IPC-610H工控機的控制面板上設定鋼化真空玻璃的的初始溫度為30OC，對鋼化真空玻璃試樣一側依照1℃/min的速度進行加熱；
（3）當鋼化真空玻璃兩頭位移升后，調查鋼化真空玻璃的位移，一旦產生下降，馬上記載此刻的溫度；
（4）重復（2）-（3），對其他尺度的鋼化真空玻璃進行實驗，并記載損壞時的溫度。
圖1 鋼化真空玻璃試樣。
Figure 1 Glass sample。
1.2 鋼化真空玻璃溫差變形失效實驗成果。
經過對鋼化真空玻璃進行溫差損壞實驗，得出鋼化真空玻璃損壞時的溫差，如表1所示。
表1 鋼化真空玻璃損壞溫度匯總表。
Tab. 1 Summary of failure temperature of toughened vacuum glass。
依據鋼化真空玻璃溫差變形失效的實驗成果得出，金屬封接鋼化真空玻璃失效時的溫差約為150oC。依據上面鋼化真空玻璃的溫差成果模仿鋼化真空玻璃溫差變形，研討鋼化真空玻璃溫差損壞時封邊部位的應力和變形特征。
2 鋼化真空玻璃溫差變形失效數值模仿。
2.1 鋼化真空玻璃溫差變形物理模型樹立。
為簡化鋼化真空玻璃模型數值模仿計算，現對鋼化真空玻璃溫差變形模型作出如下假定：1) 彈性體假定：鋼化玻璃是脆性資料，未超越極限荷載均表現為抱負彈性特性；2) 角點鴻溝無位移：即鋼化真空玻璃變形進程中，低溫面鋼化玻璃的四個邊角點Z軸方向位移為零；3) 接連均勻性假定：即鋼化玻璃、焊料、支撐物都是接連均勻資料。
樹立鋼化真空玻璃物理模型（6+0.5V+6），如圖2所示，模型尺度與實驗保持共同。封接焊料有用尺度為6.5mm，厚度為0.5mm。支撐物為直徑0.5mm、高度0.5mm的鋼柱，選用距離50×50mm的正方形支撐排布。鋼化真空玻璃結構中不同資料參數如表2所示。
圖2 鋼化真空玻璃結構模型。
Fig.2 Structural model of tempered vacuum glass。
表2 鋼化真空玻璃原料基本參數。
Table 2 Basic parameters of tempered vacuum glass。
為研討鋼化真空玻璃在執役狀況下的變形特征，對模型進行初始條件和鴻溝條件的設置。
（1）在鋼化真空玻璃上下外表施加一個巨細為101 kPa的大氣壓，確保其內部為真空狀況；
（2）將鋼化真空玻璃兩邊初始溫度設置為30 ℃，在后續進程中，將受熱一側鋼化玻璃溫度修改為180 ℃，確保鋼化真空玻璃兩邊溫差到達極限溫差150 ℃；
（3）將鋼化真空玻璃常溫面四個邊角點Z軸方向的位移設置為0，由此玻璃中心點位移即為鋼化真空玻璃受高溫后的變形量。
2.2 鋼化真空玻璃封邊焊料溫差變形數值模仿成果剖析。
經過對鋼化真空玻璃進行溫差損壞實驗，得出鋼化真空玻璃溫差變形失效時的溫差，運用ABAQUS有限元軟件樹立鋼化真空玻璃的數值剖析模型，得到鋼化真空玻璃溫差失效時鋼化真空玻璃和封邊焊料的應力和變形，變形云圖如圖3、4所示。
(a) 試樣1。
(b) 試樣2。
(c) 試樣3。
圖3 鋼化真空玻璃溫差失效變形云圖。
(a) 試樣1。
(b) 試樣2。
(c) 試樣3。
圖4 溫差失效下鋼化真空玻璃封接部位應力云圖。
從圖3中能夠看出鋼化真空玻璃受溫差影響變形失效時，其變形呈對稱狀況。因為常溫面玻璃的四角的Z軸方向固定，變形量在鋼化真空玻璃中心，向四周逐步減小。為研討鋼化真空玻璃溫差變形失效時封接部位的極限應力，截取鋼化真空玻璃溫差變形失效時封接部位的應力曲線，如圖5所示。并將其所受最應力匯總于表3。
從圖5中能夠看出，鋼化真空玻璃溫差變形失效時，封邊焊料的應力散布具有對稱性且趨勢大致相同，且隨長邊尺度添加，鋼化真空玻璃封邊焊料的極限應力越大。因為受熱一側鋼化玻璃翹曲，故鋼化真空玻璃四角處焊料所受的拉應力較大，中心呈波浪形改變且長邊中部應力均在壓應力巨細為1.0MPa鄰近動搖。可見鋼化真空玻璃溫差變形時，封接焊料呈曲面變形，中部受力均勻。最容易產生損壞的當地在鋼化真空玻璃接近邊角處的方位。
表3 鋼化真空玻璃失效時焊料所受的應力表。
Tab.3 Maximum stress of solder when toughened vacuum glass is damaged。
從表3中可看出鋼化真空玻璃失效時封接部位所受應力平均值為1.571MPa，且極限應力與鋼化真空玻璃尺度呈正相關。為確保執役進程中鋼化真空玻璃的安全運用，將鋼化真空玻璃封接焊料的安全應力取封接部位極限應力的60%，行將0.943MPa作為鋼化真空玻璃封接焊料的等效安全應力。
3 鋼化真空玻璃靜力學狀況下封接部位的剪切功用。
在無溫差效果下的鋼化真空玻璃封接焊料的僅受鋼化真空玻璃自重的影響。此刻封接部位所受的剪切應力為。
式中：τ為封接部位的剪切應力，MPa；
ρ為鋼化真空玻璃的密度，Kg/m3；
A為鋼化真空玻璃的長度，m；
B為鋼化真空玻璃的寬度，m；
h為兩片鋼化玻璃厚度，m；
b為封接焊料的寬度，m。
現以一種鋼化真空玻璃為例闡明：鋼化真空玻璃的標準為：6mm+0.5mm+6mm，長寬尺度為2m×3m；鋼化真空玻璃的密度為2500kg/m3；封接焊料有用寬度為6.5mm。此刻封接部位的剪切應力為：
由計算成果可知，鋼化真空玻璃兩邊不存在溫差的狀況下，封接焊料的剪切應力巨細為0.0023MPa，遠小于封接焊料的安全應力0.943MPa。故在兩邊鋼化玻璃所在溫度環境共同時，封接焊料剪切強度能夠接受鋼化真空玻璃自重，鋼化真空玻璃為安全狀況。
5 定論。
（1）鋼化真空玻璃受溫差影響變形失效的極限溫差約為150℃，此刻鋼化真空玻璃密封處開裂，導致其漏氣失效。
（2）鋼化真空玻璃溫差失效變形均表現為對稱散布，即鋼化真空玻璃中心處到邊際變形逐步減小。且鋼化真空玻璃的變形量隨鋼化玻璃長邊尺度加大而加大。
（3）鋼化真空玻璃溫差變形失效時封接焊料應力散布趨勢大致相同，拉應力在角點處，中部呈波浪形且在壓應力巨細為1MPa鄰近動搖。
（4）封接焊料的極限應力為1.571MPa，為確保執役進程中鋼化真空玻璃的安全性，取極限應力的60%，即0.943MPa作為安全應力，兩邊溫差不高于90℃時，鋼化真空玻璃為安全狀況。
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